ניסוי: כיצד להסוות את השימוש ב-Tor כדי לעקוף בלוקים

צנזורה באינטרנט היא נושא חשוב יותר ויותר ברחבי העולם. זה מוביל ל"מרוץ חימוש" הולך וגובר כאשר סוכנויות ממשלתיות ותאגידים פרטיים במדינות שונות מבקשים לחסום תכנים שונים ונאבקים בדרכים לעקוף מגבלות כאלה, בעוד מפתחים וחוקרים שואפים ליצור כלים יעילים למאבק בצנזורה.

מדענים מאוניברסיטאות קרנגי מלון, אוניברסיטת סטנפורד ו-SRI International ערכו ניסוי, שבמהלכו פיתחו שירות מיוחד להסוות את השימוש ב-Tor, אחד הכלים הפופולריים ביותר לעקוף בלוקים. אנו מציגים בפניכם סיפור על עבודתם של החוקרים.

Tor נגד חסימה

Tor מבטיחה את האנונימיות של המשתמשים באמצעות שימוש בממסרים מיוחדים – כלומר שרתי ביניים בין המשתמש לאתר לו הוא זקוק. בדרך כלל, מספר ממסרים ממוקמים בין המשתמש לאתר, שכל אחד מהם יכול לפענח רק כמות קטנה של נתונים בחבילה המועברת - מספיק כדי לגלות את הנקודה הבאה בשרשרת ולשלוח אותה לשם. כתוצאה מכך, גם אם יתווסף לשרשרת ממסר שנשלט על ידי תוקפים או צנזורים, הם לא יוכלו לגלות את המוען ויעד התנועה.

Tor עובד ביעילות ככלי נגד צנזורה, אך לצנזורים עדיין יש את היכולת לחסום אותו לחלוטין. איראן וסין ניהלו מסעות חסימה מוצלחים. הם הצליחו לזהות תעבורת Tor על ידי סריקת לחיצות יד של TLS ומאפייני Tor ייחודיים אחרים.

בהמשך, הצליחו המפתחים להתאים את המערכת כדי לעקוף את החסימה. הצנזורים הגיבו בחסימת חיבורי HTTPS למגוון אתרים, כולל Tor. מפתחי הפרויקט יצרו את תוכנית obfsproxy, שמצפינה בנוסף תעבורה. התחרות הזו נמשכת ללא הרף.

נתונים ראשוניים של הניסוי

החוקרים החליטו לפתח כלי שיסוות את השימוש ב-Tor, ויאפשר את השימוש בו גם באזורים שבהם המערכת חסומה לחלוטין.

• כהנחות ראשוניות, מדענים הציגו את הדברים הבאים:
• הצנזור שולט בקטע פנימי מבודד של הרשת, המתחבר לאינטרנט החיצוני, הלא מצונזר.
• רשויות החסימה שולטות בכל תשתית הרשת בתוך מקטע הרשת המצונזרת, אך לא על התוכנה במחשבי משתמשי הקצה.
• הצנזור מבקש למנוע ממשתמשים גישה לחומרים שאינם רצויים מבחינתו, ההנחה היא שכל החומרים הללו נמצאים בשרתים מחוץ למקטע הרשת הנשלט.
• נתבים בהיקף של קטע זה מנתחים את הנתונים הלא מוצפנים של כל החבילות כדי לחסום תוכן לא רצוי ולמנוע מחבילות רלוונטיות לחדור להיקף.
• כל ממסרי Tor ממוקמים מחוץ להיקף.

אֵיך מַפעִילִים אֶת זֶה

כדי להסוות את השימוש ב-Tor, החוקרים יצרו את הכלי StegoTorus. המטרה העיקרית שלו היא לשפר את יכולתו של Tor להתנגד לניתוח פרוטוקול אוטומטי. הכלי ממוקם בין הלקוח לממסר הראשון בשרשרת, משתמש בפרוטוקול הצפנה משלו ובמודולים סטגנוגרפיים כדי להקשות על זיהוי תעבורת Tor.

בשלב הראשון נכנס לפעולה מודול שנקרא chopper - הוא ממיר את התעבורה לרצף של בלוקים באורכים שונים, הנשלחים עוד יותר מחוסר סדר.

הנתונים מוצפנים באמצעות AES במצב GCM. כותרת הבלוק מכילה מספר רצף של 32 סיביות, שני שדות באורך (d ו-p) - אלה מציינים את כמות הנתונים, שדה מיוחד F ושדה בדיקה של 56 סיביות, שערכם חייב להיות אפס. אורך הבלוק המינימלי הוא 32 בתים, והמקסימום הוא 217+32 בתים. האורך נשלט על ידי מודולים סטגנוגרפיים.

כאשר נוצר חיבור, הבתים הראשונים של המידע הם הודעת לחיצת יד, בעזרתה השרת מבין האם הוא מתמודד עם חיבור קיים או חדש. אם החיבור שייך לקישור חדש, אז השרת מגיב בלחיצת יד, וכל אחד ממשתתפי הבורסה מחלץ ממנו מפתחות הפעלה. בנוסף, המערכת מיישמת מנגנון רי-keying - זה דומה להקצאה של מפתח הפעלה, אבל נעשה שימוש בלוקים במקום הודעות לחיצת יד. מנגנון זה משנה את מספר הרצף, אך אינו משפיע על מזהה הקישור.

ברגע ששני המשתתפים בתקשורת שלחו וקיבלו את בלוק הסנפיר, הקישור נסגר. כדי להגן מפני התקפות שידור חוזר או לחסום עיכובים במסירה, שני המשתתפים חייבים לזכור את המזהה למשך כמה זמן לאחר הסגירה.

מודול הסטגנוגרפיה המובנה מסתיר תעבורת Tor בתוך פרוטוקול p2p - בדומה לאופן שבו Skype עובד בתקשורת VoIP מאובטחת. מודול הסטגנוגרפיה של HTTP מדמה תעבורת HTTP לא מוצפנת. המערכת מחקה משתמש אמיתי עם דפדפן רגיל.

התנגדות להתקפות

על מנת לבדוק עד כמה השיטה המוצעת משפרת את היעילות של Tor, החוקרים פיתחו שני סוגים של התקפות.

הראשון שבהם הוא להפריד בין זרמי Tor לזרמי TCP בהתבסס על המאפיינים הבסיסיים של פרוטוקול Tor - זו השיטה המשמשת לחסימת מערכת הממשל הסיני. המתקפה השנייה כוללת לימוד זרמי Tor ידועים כבר כדי לחלץ מידע לגבי אתרים שהמשתמש ביקר.

חוקרים אישרו את היעילות של סוג ההתקפה הראשון נגד "וניל Tor" - לשם כך הם אספו עקבות של ביקורים באתרים מ-10 Alexa.com המובילים עשרים פעמים דרך Tor, obfsproxy ו-StegoTorus רגילים עם מודול סטגנוגרפיה HTTP. מערך הנתונים של CAIDA עם נתונים על יציאה 80 שימש כאסמכתא להשוואה - כמעט בוודאות שכל אלה הם חיבורי HTTP.

הניסוי הראה שקל למדי לחשב Tor רגיל. פרוטוקול ה-Tor ספציפי מדי ובעל מספר מאפיינים שקל לחשב אותם - למשל, בעת השימוש בו, חיבורי TCP נמשכים 20-30 שניות. הכלי Obfsproxy גם עושה מעט כדי להסתיר את הרגעים הברורים האלה. StegoTorus, בתורו, מייצר תעבורה שקרובה הרבה יותר להתייחסות CAIDA.

במקרה של מתקפת אתרים שביקרו, החוקרים השוו את הסבירות לחשיפת נתונים כזו במקרה של "וניל Tor" ופתרון StegoTorus שלהם. הסולם שימש להערכה AUC (אזור מתחת לעקומה). על סמך תוצאות הניתוח התברר שבמקרה של Tor רגיל ללא הגנה נוספת, הסבירות לחשיפת נתונים על אתרים שביקרו בהם גבוהה משמעותית.

מסקנה

ההיסטוריה של העימות בין רשויות המדינות המכניסות צנזורה באינטרנט לבין מפתחי מערכות לעקוף חסימה מעידה שרק אמצעי הגנה מקיפים יכולים להיות יעילים. שימוש בכלי אחד בלבד אינו יכול להבטיח גישה לנתונים הדרושים וכי מידע על עקיפת החסימה לא ייוודע לצנזורה.

לכן, כאשר משתמשים בכלי פרטיות וגישה לתוכן, חשוב לא לשכוח שאין פתרונות אידיאליים, ובמידת האפשר, לשלב שיטות שונות כדי להשיג את האפקטיביות הגדולה ביותר.

קישורים וחומרים שימושיים מ אינפאטיקה:

• מחקר: יצירת שירות פרוקסי עמיד לחסימות באמצעות תורת המשחקים
• ההיסטוריה של המאבק נגד הצנזורה: כיצד פועלת שיטת ה-Flash Proxy שנוצרה על ידי מדענים מ-MIT וסטנפורד
• כיצד להבין מתי פרוקסי משקרים: אימות מיקומים פיזיים של פרוקסי רשת באמצעות אלגוריתם המיקום הגיאוגרפי הפעיל
• איך להסוות את עצמך באינטרנט: השוואת פרוקסי שרת ומגורים

מקור: www.habr.com